[发明专利]精确定位和紧固系统

说明书

本申请要求于2004年8月27日提交的临时专利申请60/605,057的权益。

发明背景和发明内容

本发明涉及精确紧固领域。更具体地说，本发明涉及一种精确定位和 紧固系统，其在将工件固定至工件夹持器以用于加工操作时特别有用。

当前，用于定位和锚定物件的设备包括例如定位销(dowel pin)、包 括肩部螺栓(shoulder bolt)的各种紧固件、包括T形键和T形螺栓的键 槽(key way)。定位销和其他紧固件适于一些应用，但并不是没有其限 制。首先，在期望快速连接/分离时，定位销和带螺纹的紧固件通常是不 合需要的。例如，定位销要求施加轴向力，而且卸下销可能会耗费时间。 通常，定位销用于定位物件，而其他形式的紧固件用于固定该物件。这种 对两种不同的系统的使用减缓了快速连接/分离。

肩部螺栓可以用于定位和紧固。肩部螺栓被要求来既实现所连接的物 件的对准又实现这些物件的紧固/固定。因此，当所连接的物件和底座之 间没有对准时，肩部螺栓的螺纹可能会卡滞在孔里。如果强制螺纹前进， 那么可能会发生孔的磨损和螺纹的断裂。可替换地或者另外地，当螺栓的 肩部被推动并被旋转进未对准的开口中时，可能会发生对螺栓肩部的损 坏。

键和键槽也用于将物件定位和连接至基础构件。但是，这种定位/连 接装置要加工到两个物体上，因此可能是昂贵的，而且当然不能提供快速 连接/分离的形式。

一种普遍的定位和紧固系统是杰根斯球锁(Jergen’s Ball Lock)安装 系统。球锁被插到安装孔中，直到其肩部啮合住配件等，并且接着一带有 成角的表面的螺钉被操纵来驱使三个球抵住配套配件中的互补的角。该系 统所具有的主要问题中的一个在于，所产生的结合可能使得难以插入和去 除该系统，使其使用起来麻烦并且耗时。

本发明的定位器/紧固件系统克服了这些问题和困难。定位和紧固功 能通过设备的分离构件实现，其中紧固件以使其能够浮动的方式被捕获在 定位器中，使得紧固件自由地啮合接纳装置中的螺纹而不卡滞或磨损。

本发明的第一方面包括一种用于使物件精确地定位和紧固至基部的 系统，该系统包括定位器，定位器具有固位头(retention head)和圆柱形 主体部分，固位头位于尾端部分，圆柱形主体部分具有前端部分和适合于 装配在待精确定位的物件的开口内的精密加工的外表面，定位器具有内部 轴向通孔。紧固装置被接纳在轴向通孔内，使得连接部分超过定位器的前 端轴向地延伸。固位装置将紧固装置固定在内部轴向通孔内；从而所述定 位器的圆柱形主体部分的一部分延伸通过待精确定位的物件，并被接纳在 基部的精密加工的内开口中，并且所述连接部分被牢固地啮合在基部中， 以将物件相对于基部固位在合适的位置中。

固位装置以允许紧固装置相对于定位器浮动的方式将紧固装置固定 在内部轴向通孔内。优选地，紧固装置是有头螺钉，并且内部轴向通孔具 有多个直径，第一个较大直径接纳有头螺钉的头部，而第二个接纳有头螺 钉的带螺纹的主体部分。有头螺钉的一个优选的传动结构是内六角凹槽。 一种形式的固位装置包括弹簧夹，所述弹簧夹啮合在形成于所述定位器的 固位头中的槽中。应该理解，可以使用其他固位装置，而不影响设备的操 作，并且固位装置可以啮合紧固装置的其他部分，例如紧固件的突出部分。

定位器的固位头优选地形成有底切部(undercut)，从而将定位器固 定至物件能提供通常相当于由锁紧垫圈所提供的弹性压力。优选地，所述 系统还包括接纳装置，所述接纳装置具有用于啮合基板中带内螺纹的凹槽 的外螺纹，并且具有作为阶梯状的轴向通孔的第一部分的精密加工的内开 口，所述第一部分接纳定位器的精密加工的外表面，所述阶梯状轴向通孔 的第二部分接纳紧固装置的连接部分。接纳装置优选地包括径向延伸的头 部部分，所述径向延伸的头部部分围绕所述阶梯状凹进部分的第一部分的 大部分轴向长度，所述径向延伸的头部部分协同定位器的固位头而相对于 基部精确地夹紧物件。优选地，接纳装置由已经经过处理而使其变硬的材 料制成。